眉山市東坡區臭氧污染現狀及防治對策建議

余志清

（眉山市東坡生態環境局 四川眉山 620000）

引言

“十三五”以來，眉山市東坡區城市空氣質量逐步改善，“東坡藍”也頻頻出現在大家的朋友圈，2020年環境空氣質量全面達標，東坡區廣大市民環境幸福指數不斷提升。隨著東坡區大氣污染防治工作的縱深推進，制約環境空氣質量全面達標的顆粒物濃度逐年改善，而以臭氧為首要污染物的臭氧污染天數逐年增加，臭氧已然成為制約東坡區環境空氣質量進一步改善的重要制約因素。本文主要通過2016年-2020 年臭氧污染特征及變化趨勢，結合污染源數據，從實際提出臭氧管控建議。

1 臭氧的性質及危害

臭氧在常溫常壓下是一種具有特殊臭味的淡藍色氣體，具有不穩定性和強氧化性。在大氣層的上部或平流層，可以形成臭氧層，吸收太陽的紫外輻射，從而保護地球上人類和生物避免紫外線帶來的輻射。在常溫常壓下，臭氧即可分解為氧氣，很容易氧化有機不飽和化合物。近地面臭氧在一定濃度范圍內是無害的，當近地面臭氧濃度超過安全濃度時，對呼吸系統造成損傷，刺激眼睛，造成視力下降，破壞人體免疫機能，使甲狀腺功能受損、骨骼鈣化等。孕婦和兒童是受臭氧污染的最危險人群[4]。

2 東坡區臭氧污染現狀及原因

2.1 眉山市東坡區臭氧污染現狀分析

由圖1 和圖2 可以看出，2016 年-2020 年臭氧濃度基本呈逐年上升，由于PM2.5 平均濃度改善明顯，臭氧污染天數占比逐年上升，2020 年臭氧污染天數已經占全年總污染天數的69.6%，超過其他五項污染物指標之和。

圖1 2016年-2020年眉山市東坡區臭氧濃度值變化趨勢圖（單位：ug/m3）

圖2 2016-2020年臭氧污染天數和占比

由圖3 臭氧濃度日變化規律可以看出，臭氧濃度出現的峰值明顯，每日上午8-9 時出現濃度峰值，此時正處于上班早高峰，機動車尾氣排放的二氧化氮和一氧化碳平均濃度均呈現同步上升，在消耗臭氧的同時，又為臭氧的生成提供了前體物。隨著溫度上升，太陽輻射增強，光化學反應活性的增強，臭氧濃度逐漸增加，在下午15-17 時又達到峰值。表明氮氧化物、揮發性有機物和一氧化碳等前體物質在高溫、低濕及強太陽輻射強度下生成臭氧，提升臭氧濃度[3]。

圖3 2020年臭氧日變化規律

由圖4 可以看出，臭氧高濃度出現在春夏季，而其他季節濃度較低。8 月受副熱帶高壓控制，日照強、氣溫高，日照時數長，能提供足夠的太陽輻射強度，利于臭氧生成；而春季臭氧的高峰現象可能由春季多發“對流層頂折疊”現象，導致對流層上部高濃度臭氧通過沉降和平流作用向下輸送所造成。秋冬季雖有臭氧生成的前體物，但缺乏較強的太陽輻射，因此不具備臭氧生成的外部氣象條件。

圖4 2016-2020年臭氧月度濃度變化圖

2.2 東坡區臭氧污染成因

2.2.1 地形和氣候因素

東坡區屬于眉山市的主城區，位于四川盆地西南部，四面環山，地形閉塞呈口袋狀，冬季靜風頻率高、逆溫強度大。東坡區常年主導風向為北風，當城區為北風和西南風時，有傳輸性污染因素影響。在白天時，四川盆地的地面溫度較高，空氣濕度大，空氣對流效果不明顯。在夜晚時，盆地內很容易出現逆溫層，大氣運動效果不明顯，盆地上空聚焦的污染物質很難排出[1]。關照條件是臭氧生成的必要條件，通過臭氧的時空分布可以看出臭氧的生成季節和每日高值區時段都和光照密不可分。氣溫越高，太陽光輻射越強，越有利于臭氧生成；濕度越高，水蒸汽越高，因光散射增加而減弱了紫外線輻射，減弱臭氧生成。根據東坡區氣象資料分析，東坡區常年主導風為北風和偏北風。經分析臭氧污染與風向關系，結果顯示，臭氧污染與風向存在關聯明顯。當臭氧污染時，風向主要在北西北-北北東范圍內，在此范圍發生臭氧污染的頻率最高，占總污染35%，因此東坡區臭氧污染除本地值因素外，存在一定的區域外影響。

2.2.2 氮氧化物濃度趨勢變化分析

以2019 年國控站點監測數據進行氮氧化物日變化分析：每日上午8-10 時和晚上20-24 時的濃度高，每日濃度出現“W”變化趨勢，兩個時段對全年的氮氧化物貢獻高達49%。早上上班高峰時段，隨著機動車數量的增加，機動車尾氣排放增加，導致氮氧化物出現早高峰濃度值。隨著擴散條件的改善，排放尾氣的減少以及氮氧化物光解被消耗等，濃度值逐漸降低。隨著下班高峰時段的來臨，加之晚上擴散條件變差，氮氧化物光解反應降低，加上一氧化氮被氧化生成累積，到22 時再次出現峰值。以近三年氮氧化物濃度月變化規律分析：因為春節期間，工廠停工和城區機動車出行量的減少，導致每年2 月氮氧化物濃度最低。3-9 月，隨著靜穩天氣的減少、雨水的增加等氣象條件改善，環境容量的增大，污染物擴散條件轉好，以及紫外線對氮氧化物分解因素，氮氧化物濃度呈現下降趨勢。可以看出，臭氧濃度或隨氮氧化物濃度的增加而降低，或隨氮氧化物濃度的減少而上升。

2.2.3 臭氧污染生成分析

臭氧濃度水平主要取決于臭氧前體物的排放水平、臭氧和臭氧前體物的區域傳輸及大氣的光化學過程。臭氧濃度與氮氧化物濃度變化趨勢，結合在O3-NOx-VOCs 的非線性光化學反應過程中，白天光化學反應生成臭氧，夜晚則主要為臭氧的消耗過程。根據臭氧生成機制來看，涉及臭氧化學的反應包括引發反應、自由基生成、自由基傳遞反應和終止反應，而前體物氮氧化物和揮發性有機物在光化學反應機制中起著引發反應和自由基傳遞的作用。因此氮氧化物和揮發性有機物為臭氧生成提供了重要的前體物。根據第二次全國污染源普查統計結果（基數年為2017 年），眉山市東坡區氮氧化物及揮發性有機物均主要來自于移動源、工業源及生活源。移動源中機動車及非道路移動機械氮氧化物及揮發性有機物排放量均較大。工業源中氮氧化物排放量較大的行業門類比較分散，分別為煤、燃油及天然氣鍋爐、化學原料生產、磚瓦及石材等建筑材料制造、常用有色金屬冶煉，這4 個行業排放量達1881 噸、占排放總量的78.4%。揮發性有機物排放較大行業分別為鐵路等運輸設備制造業、化學原料和制品制造業、家具制造業、橡膠和塑料制品業、包裝印刷業和醫藥制造業，這6 個行業揮發性有機物排放量占總排放量的95.8%。生活源主要是以建筑涂料使用、瀝青道路鋪裝、干洗、餐飲和汽車維修行業為主。

3 眉山市東坡區臭氧污染防治對策建議

3.1 分行業統籌推進工業源污染治理

以造紙、水泥、磚瓦、耐火材料、陶瓷行業為重點，深入推進氮氧化物的深度治理，持續推進燃煤鍋爐及工業爐窯采用清潔能源替代，對天然氣鍋爐推行低氮燃燒改造，運用科技手段，強化廢氣在線監測系統和現場治污設施運行電量監管措施，嚴格執行重點區域特別排放限值要求；以家具制造、機械設備制造、化工、化學原料藥、包裝印刷行業為重點，深入推進揮發性有機物專項整治，通過VOCs 走航監測、便攜式VOCs 監測儀、廢氣在線監測設備等監管手段，指導企業逐步淘汰光氧催化、活性炭一級吸附等單一的揮發性有機物廢氣治理設施。規范企業管理，從原料堆場到生產車間，對每個涉及VOCs 產污節點做到應收盡收，減少揮發性有機物無組織排放。

3.2 加強移動源污染治理

加大非道路移動機械尾氣抽測力度，嚴禁未備案登記或尾氣不達標非道路移動機械，進入施工場地作業。高排放非道路移動機械禁行區，全面禁止高排放非道路移動機械入城行駛。鼓勵公交車、出租車和公務用車優先采購清潔能源車輛；提升鐵路運輸能力，減少公路運輸比例；合理規劃公交路線，優化道路布局，減少機動車出行量同時減少機動車在停車起步過程產生大量的氮氧化物和一氧化碳污染物；同時加快建成繞城道路，禁止過境貨車尤其是中重型載重貨車入城行駛。利用遙感監測、柴油貨車尾氣路檢、加大柴油貨車用車大戶監管等手段，禁止黑煙車和高排放車輛上路行駛。嚴厲打擊黑加油站，嚴格杜絕違規私自銷售不合格油品，積極推行新型能源。

3.3 開展城區面源污染治理

從源頭管控，加強市場準入，工業企業有替代的環保型涂料必須使用環保型涂料，禁止高揮發性的有機物進入市場。督促餐飲服務行業安裝、定期清洗維護油煙凈化設施，禁止露天燒烤。對露天補漆的汽車維修等散亂污企業進行清理整頓，鼓勵汽修行業提升噴涂工藝，且使用非溶劑型低VOCs 含量涂料，加大噴漆房廢氣治理設施運行效率。

3.4 加強臭氧防治源解析

建議環境監管職能部門牽頭，聯合大學院校、科研院所成立臭氧污染防治專題研究工作組，分析區域重點揮發性有機物組分及氮氧化物和揮發性有機物反應濃度比例，為制定大氣污染治理措施提供技術支撐[5]。

結語

自2015 年以來，眉山市東坡區的大氣污染治理工作取得了顯著的成效，大氣中顆粒物濃度顯著下降，各項污染物指標均達標，但臭氧污染問題卻日益突顯，成為政府改善空氣質量的重要阻力，需要各行業和各部門的共同協作，綜合運用相關技術手段，將被動治理變為主動干預，不斷提高環境空氣質量。